книги / Методы физико-химического анализа вяжущих веществ

ИКС: полосы поглощения при (см-1) 470 (сл); 566 (с); 603 (с); 964 (ср); 1050 (о. с.); 1090 (о. с.); 1420 (сл.); 1480 (сл.); 1640 (сл);

Варианты формул: Cas(P04)2-Si04 или Саз(Р04)2-Са25 Ю4. Моно­ клинная или ромбическая сингония. В структурном, отношении при­ надлежит к классу апатита. Кристаллизуется в виде голубых ко­ ротких ромбических призм, реже в виде пластинчатых кристаллов; отчетливая спайность по двум взаимно перпендикулярным направ­

п0= 1,638—1,642; 2 К=90°. 7’пл=1700—1850°С. Плотность 3,08г/см3. Твердость 4—5. Растворяется в НС1. Может быть получен реакци­ ей в твердой фазе из составов, содержащих от 30 до 39% Р2 О5 . Встречается в некоторых видах шлаков.

7СаО-P20 5-2Si02 — нагельшмидтит (М= 654,67; состав, %: СаО 59,96; Р20 5 21,68; Si02 18,36; Са 42,86; Р 9,46; Si 8,58; О 39,10). Ва­ риант состава 9Ca0 -P20 5-3Si0 2. Аналог a-2Ca0-Si02. Ромбическая сингония. Наиболее интенсивные дифракционные максимумы с d, А: 2,66; 2,80; 1,94. Таблитчатые гексагональные кристаллы с хорошей спайностью по (001) и совершенной по (110) или зернистая масса; пе = 1,661—1,690; пт= 1,642—1,675; пр = 1,661—1,680; (+ ) 2 К=0— 20°; бесцветный. 7’Пл=1800—1900°С. Плотность 3,035; 3,065 г/см3. Растворяется в НС1. Получается спеканием смеси порошков соот­ ветствующих оксидов или их плавлением.

Трёмелит. Кристаллическая фаза переменного состава в системе СаО—Р2 О5 , кристаллизующаяся в интервале концентраций от 32 до 37% СаО. Устойчив в интервале температур 915—985, выше985

плавится инконгруентно, ниже 915°С — метастабилен. пе ~ 1,605; nm~ 1,594; пР~ 1,584; (+ ) 2 К=88°; показатель преломления стек­

ла состава трёмелита 1,560.

CaO-Si02— метасиликат кальция (Л4=116,17; состав, %: СаО 48,27; Si02 51,73; Са 34,50; Si 24,18; О 41,32). Существует в виде низкотемпературной p-формы (волластонит) и высокотемператур­ ной a-формы (псевдоволластонит) с температурой взаимного пре­ вращения 1125°С. Есть указания и о существовании третьей про­ межуточной формы — а'-формы (параволластонит), переходящей при 1200°С в псевдоволластонит.

Р-CaO‘S i0 2— волластонит. Вариант формулы p-CajSiaOg. Три-

Дж/моль-град. Плотность 2,915 г/см3. Твердость 4,5—5. В НС1 же­ латинирует. В твердом растворе может содержать до 17% диопси­ да, 65% окерманита и 45% ранкинита. Может быть синтезирован

о™РЛлдг?0Став,а 0,8 СаО + 1-0 Si02+nH 20 при 500°С и давлении 37,24 МПа за 7 суток или из геля состава l,04CaO+l,0SiO9 + nH,O

(деформационные колебания связи Si—О—Si); 570—580 (валент­ ные колебания связи.Са—О); 715 (полоса поглощения, характер­ ная для циклических радикалов [Si309]6-; 920—1110 (валентные ко­

2,905 г/см3. Твердость 5.-Растворяется в НС1. При комнатной тем­ пературе, а также в гидротермальных условиях (95 и 185°С) под­ вергается чрезвычайно слабой гидратации, сопровождающейся об­ разованием гелеобразной массы. После 2 лет гидратации порошка при 20°С содержание воды составляет ~ 1 %. В растворе Са(ОН)2 образует гидросиликаты состава C2SH(A). При наличии активизаторов (СаО, гипс) проявляет слабые вяжущие свойства. Входит в состав кислых и основных доменных шлаков. S-<:< / *^ 7

2Ca0-Si02— ортосиликат кальция (М=172,25; состав, %: СаО

a-2Ca0-Si02— высокотемпературная форма 2Ca0-Si02 с тем­ пературной областью стабильного существования в системе СаО—Si02 1447—2130°С. В метастабильном состоянии при нор­

20% Na3P 0 4; 30—40% силикатов лантаноидов и пр. Гексагональная

сингония. Параметры решетки, измеренные на монокристалле a-2CaO-SiC>2, стабилизированном Р, Ва, V, при 20°С: а—5,401, с= 7,144 А; простр. гр. Р6тт\ на порошке a-2CaO-SiC>2 при 1500°С:

а=5,526, с—7,307 А, простр. гр. РЪт\\ также а=5,45, с=7,03 А;

2 = 2.

Дифракционная характеристика:

Кристаллизуется в виде бесцветных шестигранных кристаллов, призм, зернистых агрегатов, скелетных выделений, волокон со спай­ ностью по (0001), полисинтетических двойников со спайностью па­ раллельно оси призмы; положительный, одноосный или двухосный; показатели светопреломления a-2CaCbSiO!>, стабилизированного при нормальной температуре, зависят от вида и количества стаби­ лизатора; у чистого a-2Ca0-Si02 пср< 1,707 и слабое двупреломление; По=1>662, ne=l,666, 2 V — малый; ng= 1,737, nm=l,720, пр= = 1,715; при содержании в a-2Ca0-Si02 в виде твердого раствора 13,58% Mg2SiC>4 и 5,62% Fe2SiC>4 Пр= 1,724, пе= 1,738. ИКС: полосы поглощения при (см-1) 510 с. (V2-Si04); 550 (v4-SiC>4); 840 (v3-Si04); 930 о.с.ш. (v3-SiC>4); 1000 (v3-SiC>4); 1150 сл. (2 Xv4-Si04); полосы поглощения a-формы, стабилизированной 40% Ba2SiC>4, при (см-1) 973 (перегиб на кривой; vas-Si04); 910 (vas-Si04); 833 (перегиб на кривой; vs-Si04) 508 (6as-Si04, МеОп). Спектр ЭПР a-2CaO-SiC>2 с добавкой МпО представляет собой симметричную линию погло­ щения с хорошо разрешенной шестикомпонентной сверхтонкой структурой и значениями константы сверхтонкого взаимодействия

деленной гидравлической активностью, зависящей от вида и количе­ ства стабилизатора. Получается из шихт стехиометрического соста­ ва на основе СаС03 и SiCb с добавкой стабилизаторов при температуре 1400—1500°С и выдержке 3—4 ч. В природе в виде

отдельного минерала не обнаружен. Возможная фаза известково­

СаО—Si02 830—1447°С. В метастабильном состоянии при нормаль­ ной температуре может быть зафиксирована за счет добавок-стаби­ лизаторов, образующих с a'-C2S твердые растворы, например 3,6% КгО; 20% Са&аВОз; 20% BaS04; 15—20% силикатов лантаноидов; 18—28% Ba2SiC>4; 10% Na3PC>4 и др. Существует в трех разновид­

(порошок он,-C2S, 1250°С).

OH-2CaO-Si02: ромбическая сингония; простр. гр. Ртст\ пара­ метры решетки: а = 5,494, 6=9,261, с=6,748А (монокристалл, ста­ билизированный Mg, К2О; 20°С); а=5,605, 6= 9,543, с= 6,883 А (по­

рошок CIH-C2S, 1300°С); Z=4.

Дифракционная характеристика а т-СгЗ содержащего 3,6% КгО:

Дифракционная характеристика OH-C2S при 1200°С:

двухосный, положительный; показатели светопреломления a'-C2S, стабилизированного при нормальной'температуре, зависят от вида

ным— в пределах ng= 1,704—.1,749, пр= 1,698—1,744; при содержа­ нии в а'-СгЭ в виде твердого раствора 6,8% MgO, 6,9% ВаО и 3,4%^

ния a'-QjS, стабилизированного 13,4% Ba2Si04, при (см-1) 495 (пе­ региб на кривой; 604-Si04, МеО); 517 (6a4-Si04); 545 (перегиб на

KpnBofl;'6as-Si04) ; 852 (v2-Si04); 890 (перегиб на кривой; vas-Si04); 918 (vas-Si04), 956 (перегиб на кривой; vas-Si04); 994 (vas-Si04).

ДТА: (—) 1440—1450°С (полиморфное превращение). Спектр ЭПР а'-СгБ с добавкой МпО представляет собой линию поглощения со слабо разрешенной шестикомпонентной сверхтонкой структурой (СТС) в области фактора спектроскопического расщепления g — = 1,990—2,091 с дополнительными линиями в области слабых маг­

(.1250°С); 3,40 г/см3. Растворяется в НС1. Обладает гидравлической активностью, зависящей от вида и количества стабилизатора. Полу­ чается обжигом стехиометрических смесей на основе СаС03 и Si02 с добавкой стабилизаторов при температуре 1400—1500°С и вы­ держке 3—4 ч. Встречается в природе в виде редкого минерала бре-

дигита (0CL-C2S). Обнаружен в шлаках, цементах, изготовленных из фосфорсодержащих известняков, в небольших количествах может

Кристаллизуется в виде бесцветных или желтоватых за счет примесей округлых и овальных кристаллов часто со штриховкой, а также ромбических призм; характерно полисинтетическое двойникование по (100), наблюдается зональное строение кристаллов; спайность ясная по (100) и (010); разрезы, перпендикулярные Ngt показывают симметричное погасание, угол между Ng и осью двойникования равен 13—14°; двуосный, положительный; показатели све­ топреломления могут меняться в зависимости от вида и количества стабилизатора: ng—1,730, пт= 1,715, пр= 1,707; % = 1,735, пр—1,717; 2 V — от умеренного до большого, 2 У=63° ИКС: полосы поглоще­

P-C2S, стабилизированного 0,6% Ba2SiC>4, при (см-1) 509 (60s-Si04;

гревании): эффекты полиморфных превращений при (—) 700—720 (Р— *ai; (—) 1160 («ь—>ah) и (—) 1440—1450°С

(ан — их). АН°=—2310,03 кДж/моль, AG°=—2194,64 кДж/моль, 5°=127,70 Дж/(моль-град). Теплота гидратации до гиллебрандита с формулой 2Ca0-Si02-1,17 НгО 28,47 кДж/моль. Спектр ЭПР P-C2S с добавкой МпО представляет линию поглощения со сложной слабо разрешенной сверхтонкой структурой в области g -фактора 1,990—2,091 со значительным числом линий в области слабых маг­ нитных полей, константа сверхтонкого взаимодействия А= 88,10Х Х10-4 см-1. Плотность 3,20; 3,28 г/см3; твердость 5—6. Растворим в НС1. В воде гидролизуется, обладает вяжущими свойствами, твер­ деет медленно, в поздние сроки твердения способен давать цемент­ ный камень высокой прочности. Получается обжигом при темпера­ туре 1400—1500°С и выдержке 3—4 ч стехиометрических смесей из СаСОз и Si02 с добавкой стабилизаторов. Монокристаллы P-C2S могут быть получены из расплава C2S с хлористым кальцием или из стехиометрического расплава методом Вернейля. В природе встречается в виде довольно редкого минерала ларнита. Один из основных минералов портландцементного клинкера (белит); содер­ жится в других вяжущих материалах, например в гидравлической извести, роман-цементе, глиноземистом цементе; встречается в ка­ честве минеральной составляющей в закристаллизованных домен­ ных, мартеновских, электроплавильных шлаках, в некоторых видах огнеупоров — доломитовых, магнезитодоломитовых и др., подинах мартеновских печей, золах ТЭЦ, белитовых (нефелиновых) шла­ мах и т. д.

v-2CaO -SiOi'— шеннонит, кальциооливин. Устойчивая при нор­ мальной температуре полиморфная форма 2Ca0-Si02 с областью стабильного существования в системе СаО—БЮг от комнатной тем­ пературы до 830°С. Ромбическая сингония (структурный тип оли­ вина); а = 5,083, Ь= 11,232, с = 6,773 А, простр. гр. Pbnm\ Z —4; так­ же а = 5,091, Ь —6,782, с= 11,371 А,

Призматические бесцветные кристаллы с совершенной спайно­ стью по (010), реже неправильные зерна; двухосный; отрицатель­ ный; положительное и отрицательное удлинение; параллельное по­ гасание; /гг= 1,654±0,002, пт= 1,645±0,002, пр= 1,642±0,002; 2 V=

(vee-Si04). ДТА (при нагревании): эффекты полиморфных превра­ щений (—) 780—830 (у— ►O'L); (—) П60 (<x'L— *-а'н) и (—) 1440—1450°С (а'н— и%); по некоторым данным чистый y-C2S дает

S°= 120,58 Дж/(моль-град). Спектр ЭПР Y-C2S с добавкой МпО